Sedili da stadio all'aperto, attacchi da sci, rinforzi per pneumatici e altri prodotti che richiedono forza, durata e resistenza agli agenti atmosferici sono tutti realizzati con un tipo di nylon chiamato nylon 6-6. Però, la produzione di questo materiale richiede un processo non rispettoso dell'ambiente, la prima fase della quale utilizza l'elemento in via di estinzione zinco come catalizzatore. Ora, i ricercatori hanno sviluppato metodi "più ecologici" per questa fase che utilizzano metalli alternativi. Potrebbero anche essere in grado di sostituire il ferro di scarto sotto forma di ruggine, o ossido ferrico, per l'elemento in pericolo.

I ricercatori presenteranno oggi i loro risultati alla riunione autunnale dell'American Chemical Society (ACS).

"Secondo le stime dell'ACS Green Chemistry Institute, lo zinco è a soli 50-100 anni dall'estinzione, "dice Amina Aly, uno studente universitario che presenta il lavoro all'incontro. "E attualmente, i produttori usano lo zinco come agente riducente e catalizzatore per produrre cicloesene da trans-1, 2-dibromocicloesano, che è il primo passo nella sintesi in cinque fasi del nylon 6-6."

"Nylon" è un termine generico per una famiglia di polimeri sintetici, chiamate poliammidi, che sono fatti di unità ripetitive. Diversi tipi di nylon, come nylon 6 e nylon 6-6, utilizzano diversi elementi costitutivi e quindi hanno proprietà uniche. Il nylon 6-6 è così chiamato perché è composto da due molecole, ciascuno avente sei atomi di carbonio, che sono collegati tra loro come unità ripetitiva.

Per trovare un sostituto dello zinco, Aly, che è nel laboratorio di Brian Agee, dottorato di ricerca, all'Università Augusta, guardò ad altri metalli che erano vicini nella tavola periodica e avevano proprietà chimiche simili. Altri criteri erano che i metalli dovevano essere più abbondanti dello zinco e sicuri con cui lavorare. Il team ha scelto di studiare il cobalto, alluminio, ferro da stiro, rame e nichel come possibili catalizzatori nella produzione di cicloesene. Inoltre, i ricercatori volevano identificare metodi più ecologici che risparmiano energia e acqua, mentre si utilizzano prodotti chimici meno aggressivi. Così, hanno incorporato un piatto riflettente solare invece di una piastra elettrica e un condensatore a risparmio idrico al posto di un condensatore normale. Anche, il team ha sostituito il glicole propilenico con il più pericoloso glicole etilenico come agente di trasferimento di calore nel condensatore a risparmio idrico, che raffredda la reazione senza bisogno di un flusso continuo di acqua fredda come i normali condensatori.

Aly ha scoperto che il ferro era il miglior catalizzatore testato finora, con rese solo leggermente inferiori rispetto allo zinco. "Abbiamo anche scoperto che l'energia solare è davvero la strada da percorrere quando si tratta di questa sintesi perché il sole è molto più forte di qualsiasi piastra calda che troverai, e molto più veloce, " dice. Condurre la sintesi all'esterno con un riflettore solare ha richiesto solo 30 minuti, rispetto a 3-4 ore in laboratorio utilizzando una piastra calda. I ricercatori hanno anche scoperto che aumentando il tempo di riflusso –– riscaldando la reazione per un periodo di tempo specifico e usando un condensatore per raffreddare continuamente i vapori prodotti per riconvertirli in forma liquida –– da 15 minuti a 30 minuti ha aumentato sostanzialmente la resa . "Dato che stiamo usando l'energia radiante del sole, non stiamo sprecando elettricità con il riscaldamento extra, " Note Agee. I ricercatori affermano che i loro metodi potrebbero essere facilmente ampliati per la produzione industriale di nylon 6-6.

Sebbene il ferro sia un metallo abbondante, Aly e Agee vogliono provare a catalizzare la reazione con un prodotto di scarto di ferro ancora più ecologico che può essere trovato ovunque il metallo venga lasciato all'esterno per bagnarsi:ossido ferrico, o ruggine. "Se l'ossido ferrico acquistato da un'azienda chimica funziona per la reazione, Sto seriamente pensando di andare a casa dei miei genitori e raschiare un po' di ruggine dal loro fienile per provare, " Agee dice. "Perché come un chimico verde, quale migliore fonte per un catalizzatore di qualcosa che puoi ottenere ovunque?"